Nghiên cứu khả năng tích luỹ coenzyme q10 của một số chủng vi khuẩn tía quang hợp phân lập tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Đoàn Thị Bắc

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10
CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội, 2020


BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Đoàn Thị Bắc

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10
CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 8420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hướng dẫn 1: TS. Lê Thị Nhi Công
Hướng dẫn 2: TS. Tạ Thu Hằng

Hà Nội, 2020


i

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan:
Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác
với các cộng sự khác;
Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực, một phần
đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho
phép của các đồng tác giả;
Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả

Đoàn Thị Bắc

ii

Lời cảm ơn
Với tất cả tấm lòng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc
nhất tới TS. Lê Thị Nhi Công, Trưởng phòng Công nghệ sinh học Môi trường,
Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và
TS. Tạ Thu Hằng, Trưởng phòng Công nghệ sinh học Nông nghiệp, Viện
Nghiên cứu và Phát triển Vùng, là những người thầy đã dành cho tôi những ý
tưởng quý báu, cũng như sự hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi
và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đỗ Thị Liên và các anh chị
trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học đã
giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp những ý kiến quý báu cũng như tận tình chỉ
dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Học Viện Khoa
học và Công nghệ cùng với Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học- Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học
tập và nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu và Phát
triển Vùng đã tạo điều kiện cho tôi có thời gian để học tập trong thời gian
công tác ở Viện, tôi đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ Phòng Công nghệ
sinh học Nông nghiệp nơi tôi đang công tác, sự giúp đỡ nhiệt tình và động
viên của các anh, chị, em đồng nghiệp, nhân dịp này tôi xin chân thành cảm
ơn sự giúp đỡ quí báu đó.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, những người
thân trong gia đình và những người bạn thân thiết đã luôn bên cạnh, động viên
và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả

Đoàn Thị Bắc

iii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Chữ viết

Tiếng anh

Tiếng việt

tắt, kí hiệu
Bchl

Bacteriochlorophyll

CoQ

Coenzyme Q

CoQ10

Coenzyme Q with chain
containing 10 isoprene subunits

Coenzyme Q với chuỗi
isoprene có chứa 10 tiểu
đơn vị

HPLC

High-performance liquid
chromatography

Sắc kí lỏng hiệu năng
cao

OD

Optical Density

Mật độ quang

TCL

Thin layer chromatography

Sắc kí lớp mỏng

VKQH
VKTQH

Sắc tố diệp lục vi khuẩn

Vi khuẩn quang hợp
Vi khuẩn tía quang hợp


iv

Danh mục các bảng
Bảng 1.1. Hàm lượng Coenzyme Q10 (μg/g) của một số loại thực phẩm........7
Bảng 3.1. Kết quả đánh giá hàm lượng Coenzyme Q10 của các chủng.........28
Bảng 3.2. So sánh khả năng sử dụng một số nguồn C của các chủng lựa chọn
với Rhodopseudomonas palustris (Molish) van Niel BCRC16408................31
Bảng 3.3. Hàm lượng CoQ10 của các chủng VKTQH tích lũy trên môi trường
nuôi cấy khác nhau..........................................................................................42


v

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1. Chuỗi vận chuyển điện tử................................................................. 4
Hình 1.2. Hình ảnh quang phổ của vi khuẩn tía quang hợp............................13
Hình 3.1. Khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn tía quan hợp trên môi
trường DSMZ 27 sau khi hoạt hóa..................................................................27
Hình 3.2. Sắc ký bản mỏng thể hiện sự có mặt của Coenzyme Q10..............28
Hình 3.3. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng FO2 (A, B) và
của chủng DQ4 (C, D).................................................................................... 30
Hình 3.4. Cây phát sinh chủng loại chủng FO2 và DQ4 dựa vào so sánh trình
tự gen 16S rRNA.............................................................................................32
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía
quang hợp lựa chọn.........................................................................................34
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn
tía quang hợp lựa chọn....................................................................................35
Hình 3.7. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng của 2 chủng vi
khuẩn tía quang hợp lựa chọn......................................................................... 36
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía

quang hợp lựa chọn.........................................................................................37

Hình 3.9. Ảnh hưởng của NaCl đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía
quang hợp lựa chọn.........................................................................................39
Hình 3.10. Phương pháp thu nhận CoQ10 từ 2 chủng FO2 và DQ4..............40


vi

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU...................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ COENZYME Q10.................................................3
1.1.1. Cấu tạo của Coenzyme Q10.........................................................3
1.1.2. Đặc tính của Coenzyme Q10....................................................... 3
1.1.2.1. Đặc tính lý hóa..........................................................................3
1.1.2.2. Đặc tính sinh học trong cơ thể sinh vật.....................................4
1.1.3.1. Tổng hợp hóa học..................................................................... 5
1.1.3.2. Coenzyme từ động vật và thực vật............................................6
1.1.3.3. Coenzyme Q10 từ vi sinh vật....................................................7
1.1.4. Các nghiên cứu về phương pháp tách chiết Coenzyme Q10.......8
1.1.5. Ứng dụng của Coenzyme Q10...................................................10
1.1.5.1. Ứng dụng trong y học............................................................. 10
1.1.5.2. Trong mỹ phẩm.......................................................................11
1.2. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP VÀ
ỨNG DỤNG TRONG VIỆC SẢN XUẤT COENZYME Q10................11
1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp...................................11
1.2.2. Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp..............................12
1.2.3. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn tía

quang hợp.............................................................................................13
1.2.4. Các nghiên cứu về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn

tía quang hợp........................................................................................15
1.2.4.1. Nghiên cứu trên thế giới về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của

vi khuẩn tía quang hợp.........................................................................15
1.2.4.2. Nghiên cứu trong nước về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của

vi khuẩn tía quang hợp.........................................................................16


vii

CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 18

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ MÁY MÓC.....18
2.1.1. Nguyên vật liệu..........................................................................18
2.1.2. Các thiết bị máy móc................................................................. 18
2.1.3. Hóa chất.....................................................................................19
2.1.4. Thành phần môi trường nuôi cấy...............................................19
2.2. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU....................................20
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................20
2.3.1. Phương pháp nuôi cấy, hoạt hóa và đánh giá sinh trưởng của vi
khuẩn tía quang hợp.............................................................................20
2.3.2. Phương pháp xác định Coenzyme Q10 từ các chủng vi khuẩn tía
quang hợp.............................................................................................20
2.3.3. Phương pháp xác định các đặc điểm sinh học của các chủng vi
khuẩn tía quang hợp.............................................................................22
2.3.3.1 Phương pháp đánh giá sinh trưởng và xác định các đặc điểm hình

thái........................................................................................................22

2.3.3.2.Phương pháp xác định khả năng sử dụng một số nguồn carbon
..............................................................................................................22
2.3.3.3 Phương pháp phân tích gene mã hóa 16S rRNA..................... 23
2.3.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng của các chủng vi

khuẩn tía quang hợp lựa chọn..............................................................23
2.3.5.Xây dựng phương pháp tách chiết Coenzyme Q10 từ các chủng lựa

chọn......................................................................................................25
2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu......................................................... 25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................26
3.1. TUYỂN CHỌN VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC
CHỦNG VKTQH CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10 CAO
26


viii

3.1.1.Sàng lọc các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tích lũy
Coenzyme Q10 cao..............................................................................26
3.1.1.1.Hoạt hóa và đánh giá khả năng sinh trưởng của các chủng vi khuẩn

tía quang hợp........................................................................................26
3.1.1.2. Sàng lọc các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả tích lũy
Coenzyme Q10 cao..............................................................................27
3.1.2. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng lựa chọn.29
3.1.2.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào...................29
3.1.2.2 Khả năng sử dụng các nguồn carbon.......................................31
3.1.2.3. Xác định trịnh tự gene 16S rRNA của các chủng lựa chọn....32
3.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG

CỦA 2 CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN...............33
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía

quang hợp lựa chọn..............................................................................33
3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang

hợp lựa chọn.........................................................................................35
3.2.3. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng của 2 chủng vi

khuẩn tía quang hợp lựa chọn..............................................................36
3.2.4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng của 2 chủng lựa chọn
................................................................................................................. 37
3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến sinh trưởng của 2 chủng lựa

chọn......................................................................................................38
3.3. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT COENZYME Q10 TỪ
CÁC CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN..................39
CHƯƠNG 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................... 44
4.1. KẾT LUẬN........................................................................................44
4.2. KIẾN NGHỊ....................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................45


1

MỞ ĐẦU
Coenzyme Q10 hay còn được gọi là ubiquinone (ubidecarenone hoặc
CoQ10) là một trong ba Coenzyme tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử ở
màng tế bào của sinh vật nhân sơ và lớp màng trong ty thể của sinh vật nhân
chuẩn. CoQ10 có vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp ATP – năng

lượng sinh học của cơ thể sống. Ngoài ra, CoQ10 còn có tính chất chống oxy
hóa mạnh và có khả năng trung hòa các gốc tự do, vì vậy CoQ10 ngày càng
được ứng dụng rộng rãi làm nguồn thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức
khỏe; được đưa vào mỹ phẩm làm đẹp như một chất chống oxy hóa, chống lão
hóa để giúp cơ thể trẻ hóa; được ứng dụng trong y tế nhằm ngăn ngừa ung
thư, điều trị nhiều bệnh về tim mạch, tiểu đường, Parkinson, tăng cường hệ
thống miễn dịch …
Với nhiều ứng dụng có lợi như vậy nên nhu cầu về CoQ10 ngày một
tăng lên và đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để tổng hợp CoQ10
như: lên men, tổng hợp sinh học, tổng hợp hóa học hoặc tách chiết từ mô
động vật và thực vật. Đối với quá trình tổng hợp hóa học vẫn bị nhược điểm
là các chất hóa học sử dụng có thể gây độc ra môi trường. CoQ10 có thể được
thu nhận từ động vật và thực vật, tuy nhiên nồng độ CoQ10 trong tế bào rất
thấp không thể tách chiết ở qui mô công nghiệp và chi phí rất cao. Vì vậy, quá
trình tổng hợp CoQ10 bằng phương pháp sinh học được sử dụng rất nhiều
hiện nay, có thể đem lại hiệu quả thương mại, đặc biệt sản phẩm CoQ10 rất an
toàn cho người sử dụng, đồng thời giá thành lại rẻ nhất.
CoQ10 có thể được tổng hợp thông qua quá trình lên men nhờ các vi
khuẩn (Agrobacterium tumefaciens, Paracoccus denitrificans, Rhizobium
radiobacter, Rhodobacter sphaeroides, Rhodobacter sulfidophilus,
Rhodopseudomonas palustris …), nấm mốc và nấm men (Asperillus, Bullera,
Bulleromyces, Cyptococcus, Fellomyces, Kockovaella, Rhodoturola,
Sporobolomyces, Utilago). Trong số các vi khuẩn này, vi khuẩn tía quang hợp
(VKTQH) là nguồn vi sinh vật lý tưởng để thu nhận CoQ10 vì chúng có khả
năng tổng hợp, tích luỹ hàm lượng ubiquinone cao hơn các vi sinh vật khác,
đặc biệt cho sản phẩm chủ yếu là CoQ10. Bên cạnh đó, VKTQH có thể nuôi


2

cấy dễ dàng bằng môi trường đơn giản dưới ánh sáng mặt trời. Vì vậy, đây có
thể là nguồn tiềm năng thu nhận một lượng lớn các chất có tác dụng sinh học,
đặc biệt là CoQ10.
VKTQH có rất nhiều loài và khả năng tích lũy CoQ10 sẽ khác nhau phụ
thuộc vào sự sinh trưởng cũng như điều kiện nuôi cấy của các loài. Ở tế bào
VKTQH, CoQ10 nằm trong vùng kỵ nước của lớp màng phospholipid của
màng tế bào, do đó điều cần thiết là phá vỡ màng tế bào để chiết xuất thành
phần này. Phương thức phá vỡ màng tế bào VKTQH sẽ ảnh hưởng đến hiệu
quả của việc chiết xuất CoQ10. Một số phương pháp chiết xuất CoQ10 đã
được thực hiện với hiệu quả khác nhau và chủ yếu phù hợp cho quy mô phòng
thí nghiệm. Các nghiên cứu về tác động của một số yếu tố như nhiệt độ, ánh
sáng, độ pH và nồng độ muối ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của
VKTQH cũng như khả năng tích lũy CoQ10 của VKTQH chưa được công bố
nhiều ở Việt Nam. Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng
tích lũy Coenzyme Q10 của một số chủng vi khuẩn tía quang hợp phân lập
tại Việt Nam”.
*Mục tiêu nghiên cứu:
- Lựa chọn và xác định được điều kiện nuôi cấy thích hợp các chủng vi
khuẩn tía quang hợp có khả năng tích lũy CoQ10 cao.
- Xây dựng phương pháp tách chiết CoQ10 nhằm định hướng ứng dụng
trong sản xuất thực phẩm chức năng
*Nội dung nghiên cứu
- Tuyển chọn và đánh giá đặc điểm sinh học của 1-2 chủng VKTQH có
khả năng tích lũy CoQ10 cao
- Khảo sát các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho việc sinh trưởng của
các chủng lựa chọn
- Xây dựng phương pháp tách chiết CoQ10 từ các chủng VKTQH lựa
chọn

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ COENZYME Q10
1.1.1. Cấu tạo của Coenzyme Q10
Coenzyme Q10 (CoQ10) có công thức phân tử C59H90O4, trọng lượng
phân tử 863,34 g/mol. CoQ10 có cấu trúc dạng chuỗi dài nằm trên màng sinh
chất của tế bào vi khuẩn và màng trong ty thể của tế bào sinh vật nhân thực
[1]. Đầu của CoQ10 là đầu quinone, nó có chức năng chuyển giao điện tử.
Đuôi của CoQ10 là một chuỗi isoprenoid dài, giúp cho các phân tử CoQ10 có
thể khuếch tán dễ dàng trong lớp màng lipid [2].
Coenzyme Q có thể tồn tại dưới 3 trạng thái: dạng khử ubiquinol
(CoQH2), dạng trung gian (CoQH •), và dạng ôxi hóa ubiquinone (CoQ) [2].
1.1.2. Đặc tính của Coenzyme Q10


1.1.2.1. Đặc tính lý hóa
Tính chất vật lý
CoQ10 là một chất tinh thể dạng bột có màu vàng đến màu cam, không

mùi, không vị. Nhiệt độ nóng chảy của CoQ10 từ 48 -52 oC, tương đối ổn
định ở 37 oC [3] và nó bị nhiệt phân (pyrolysis) từ từ khi bị đun lên ở nhiệt độ
120 oC hoặc cao hơn.
Molyneux (2006) cho rằng CoQ10 bị nhạy cảm với ánh sáng và bị phân
hủy gần như hoàn toàn sau 24 giờ tiếp xúc với ánh sáng (bao gồm ánh sáng
huỳnh quang). Hàm lượng CoQ10 không bị thay đổi khi được gói trong giấy bạc
do tránh khỏi sự tác động của ánh sáng. Vì vậy, trong quá trình tách chiết CoQ10
cần bảo vệ mẫu tránh tiếp xúc với ánh sáng và định lượng CoQ10 có thể được
tiến hành trong điều kiện ánh sáng bình thường của phòng thí nghiệm với thời
gian không quá 2 giờ [1]. CoQ10 được bảo vệ tốt nhất khi tạo phức với

β – cylodextrin, hàm lượng CoQ10 bị tổn thất chỉ khoảng 20 % khi có sự kết
hợp chiếu sáng UV và ở nhiệt độ cao [4, 5].


Tính chất hóa học:

CoQ10 là một hợp chất kị nước, tan trong chất béo và các dung môi
phân cực, có những tính chất tương tự như vitamin [6, 7]. Nó rất dễ tan trong


4

chloroform và carbontetra chloride, tan tự do trong dioxane, ether và hexane,
tan một phần trong acetone, hầu như không tan trong nước, methanol và
ethanol.
CoQ10 kỵ với các tác nhân oxy hóa mạnh, khi tiếp xúc với các hợp chất
kiềm tính CoQ10 có thể tạo ra ubichromenol, là một dạng sản phẩm phân hủy.

1.1.2.2.Đặc tính sinh học trong cơ thể sinh vật
Vận chuyển điện tử và cung cấp năng lượng



CoQ10 được xác định chủ yếu nằm ở lớp màng trong ty thể của sinh vật
nhân chuẩn và màng plasma của sinh vật nhân sơ. CoQ10 đóng vai trò chính
trong việc chuyển điện tử giữa các phức hợp hô hấp của chuỗi vận chuyển
điện tử, nằm trong màng trong ty thể, mà sản phẩm cuối cùng là adenosine
triphosphate (ATP). Quá trình này thường được gọi là sự hô hấp.

Hình 1.1. Chuỗi vận chuyển điện tử [8]

Cả dạng khử (quinol) và dạng ôxi hóa (quinone) của Coenzyme Q có thể
di chuyển dễ dàng trong lớp màng lipid. Trong chuỗi hô hấp, CoQ10 chịu trách
nhiệm vận chuyển điện tử từ phức hợp protein I (NADH dehydrogenase) đến
phức hợp protein II (succinate dehydrogenase) và từ phức hợp II đến phức hợp
III (phức hợp bc1) [9] . Khi nhận các electron từ cả phức I và phức II, nó


5

vẫn ở dạng khử là ubiquinol và sau khi chuyển các electron sang phức III, nó
trở lại dạng oxy hóa thành ubiquinone [8] (Hình 1.1). Chính sự khuếch tán
của CoQ cùng với Cytochrome C trong lớp màng ti thể đã đóng vai trò quan
trọng trong việc luân chuyển các điện tử đến các phức hợp kế nhau trong
chuỗi chuyển điện tử [2]. Các cơ quan đòi hỏi nhu cầu năng lượng cao hơn
như não, tim, thận và gan có hàm lượng CoQ10 cao hơn.

Chức năng chống oxy hóa
CoQ10 là chất chống oxy hóa hòa tan lipid duy nhất được tìm thấy ở
người và nó tập trung vào hầu hết mọi màng, từ màng ty thể đến màng
lipoprotein mật độ rất thấp (VLDL) [9]. Nhờ tính hòa tan này CoQ10 có thể
bảo vệ lipoprotein và lipid khỏi sự peroxy hóa và tổn thương oxy hóa
[10]. CoQ10 có thể kết hợp cùng với các chất chống oxy hóa khác, chẳng hạn
như vitamin C và vitamin E để chống lại tác hại của các gốc tự do phát sinh từ
các phản ứng trong ty thể tạo ra năng lượng [11].
CoQ10 có khả năng dọn dẹp gốc tự do trong cơ thể sống kém hiệu quả
hơn so với các vitamin. Tuy nhiên CoQ10 lại là một chất chống oxy hóa có
khả năng tái tạo vitamin E [12]. CoQ10 còn có chức năng bảo vệ màng tế bào,
protein và các acid nucleic (DNA, RNA) khỏi quá trình oxy hóa bằng cách
trực tiếp ngăn cản tia UV, làm sạch các gốc tự do hoặc gián tiếp bằng cách tái
tạo thành α- tocopherol [13, 14].

CoQ10 cũng ức chế collagenase - một loại enzyme phá hủy các mô
liên kết của da [8], trao đổi các proton và Ca 2+ qua màng sinh học [15].
CoQ10 có vai trò trong các quá trình sinh lý khác, bao gồm quá trình hình
thành liên kết disulfide, oxy hóa sulfide, chuyển hóa pyrimidine [16].
1.1.3. Nguồn thu Coenzyme Q10
CoQ10 được sản xuất từ 3 nguồn thu: từ vi sinh vật (tổng hợp sinh học),
các mô động vật và thực vật, tổng hợp từ các chất hóa học (tổng hợp hóa học).

1.1.3.1. Tổng hợp hóa học
CoQ10 có thể tổng hợp theo một số con đường bán tổng hợp [17].
Phương pháp này sử dụng solanesol một chất nền khởi đầu cho quá trình tổng


6

hợp chuỗi mạch nhánh isoprene liên kết với dẫn xuất quinone, sau đó được
chuyển đổi thành CoQ10. Solanesol có thể được tổng hợp hoặc dễ dàng thu
được bằng cách chiết xuất từ lá thuốc lá hoặc khoai tây [18, 19].
Mu và cộng sự (2011) đã tiến hành tổng hợp CoQ10 bằng phương pháp
hóa học một cách đơn giản và hiệu quả thông qua hợp chất (2'E) -1- (3-methyl-4p-toluenesulfonyl-2-butene)-6-methyl-2,3,4,5-tetramethoxybenzene là tiền thân
của vòng quinone. Hợp chất này là chất trung gian quan trọng để tổng hợp
CoQ10 thông qua một phản ứng ghép đôi với các bromide solanesyl [18].

Tuy nhiên, việc sản xuất theo phương pháp này thường trải qua nhiều
bước và tốn kém rất nhiều chi phí liên quan đến các phản ứng xúc tác năng
lượng cao do sử dụng chất nền đắt tiền và gây ra nhiều ảnh hưởng tới môi
trường bởi các chất thải hóa học được tạo ra nhiều từ quá trình sản xuất [18].
Vì vậy, quá trình tổng hợp CoQ10 vẫn được cải tiến để ứng dụng trong sản
xuất công nghiệp.
1.1.3.2. Coenzyme từ động vật và thực vật

CoQ10 có trong nhiều loại thực phẩm nhưng với hàm lượng ít, nhưng
hàm lượng CoQ10 đặc biệt cao trong các loại nội tạng như tim, gan, thận,
cũng như thịt bò, dầu đậu nành. CoQ10 lần đầu tiên được phân lập từ tim bò
bởi Frederick Crane (USA) năm 1957 [20].
Một số loài có chất béo như cá thu, cá trích là những nguồn tài nguyên
có chứa hàm lượng dầu và CoQ10 cao trong mô cơ của chúng [8, 21]. Ngoài
ra, CoQ10 cũng có trong cây thuốc lá (360 μg/g CoQ10), lúa (600 μg/g), các
loại quả và các loại rau củ (nhiều nhất là trong bông cải xanh, rau bina, dầu
đậu nành, cải dầu, dầu cọ, các loại hạt và cây họ đậu) [22, 23].
Mặc dù có thể thu nhận CoQ10 từ động vật và thực vật tuy nhiên nồng
độ CoQ10 trong tế bào rất thấp không thể chiết tách ở quy mô công nghiệp do
hiệu suất thấp và chi phí cao. Đây là lí do chính khiến cho các nghiên cứu về
CoQ10 từ động vật và thực vật bị hạn chế.


7

Bảng 1.1. Hàm lượng Coenzyme Q10 (μg/g) của một số loại thực phẩm [24]
Thịt & Cá

Rau củ quả

Dầu và các loại hạt

Tuần lộc

157,9

Trái bơ

9,5

Dầu ô liu (EV)

114-160

Tim bò

113,3

Cây cải dầu
(Hoa)

6,77,4

Dầu đậu phộng

77

Tim lợn

118,1-282

Bông cải
xanh

5,98,6

Dầu hạt cải

63,5-73,4

Gan gà

116,2132,2

Khoai lang

3,03,6

Đậu phộng (rang)

26,7

Tim cá trích

120,0148,4

Cây me
chua

3,6

Hạt hồ trăn (rang)

20,1

Tim cá thu

105,5109,8

Ớt ngọt

3,3

Quả óc chó
(nguyên)

19,0

1.1.3.3. Coenzyme Q10 từ vi sinh vật
Cho đến gần đây, sản xuất CoQ10 dựa trên quá trình lên men vi sinh vật
được coi là phương pháp khả thi vì khả năng sản xuất các chất đồng phân tự
nhiên mạnh về mặt sinh học của CoQ10 với chi phí giảm so với phương pháp
tổng hợp hóa học [25, 26].

Coenzyme Q10 từ nấm men và nấm mốc
Một số loại nấm men đã được nghiên cứu về khả năng sinh tổng hợp
Coenzyme Q10 như Cryptococcus laurentii, Trichosporon sp.,
Sporobolomyces salmonicolor, và R. sphaeroides và các loại nấm men khác
như Candida, Rhodotorula và Saitoella [25, 37]. Các loài nấm men như
Sporidiobolus johnsonii, tích lũy CoQ10 nội bào từ 0,8 đến 3,3 μg/g khối
lượng tế bào khô [28].
Schizosaccharomyces pombe cũng là một loại nấm phổ biến để sản
xuất protein và CoQ10 [29]. Saccharomyces cerevisiae cũng đã được nghiên
cứu về các điều kiện tối ưu quá trình sản xuất CoQ10 [30]. Trong một số loài


8

nấm mốc như Neurospora crassa và Aspergillus fumigatus cũng sinh tổng hợp
CoQ10 nhưng với hàm lượng thấp [31].

Coenzyme Q10 từ vi khuẩn
Các vi khuẩn sinh tổng hợp CoQ10 nhiều chủ yếu tập trung ở các chủng
vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiobacter,
Paracoccus denitrificans và Rhodopseudomonas sphaeroides [25, 26, 27, 32].
Agrobacterium tumefaciens cho thấy năng suất tổng hợp CoQ10 cao nhất
[26].
1.1.4. Các nghiên cứu về phương pháp tách chiết Coenzyme Q10
Tách chiết bằng phương pháp cơ học



Có thể dùng các phương pháp như siêu âm hoặc dùng áp suất để phá
vỡ tế bào và thu nhận CoQ10. Tian (2010) tiến hành thu nhận CoQ10 từ
chủng Agrobacterium tumefaciens 1.2554 theo quy trình: sinh khối sau ly tâm
bổ sung đệm 2 mM Tris HCl (pH 7,5), tiến hành siêu âm (12 giây on, 10 giây
off) năng lượng sóng siêu âm 500W, tổng thời gian siêu âm 12 phút [33].
Nghiên cứu của Wu và Tsai (2013), sử dụng biện pháp cơ học để tách
chiết CoQ10 từ Rhodobacter sphaeroides như sau: các tế bào thô được trộn với 5
mL nước cất và bị phá vỡ ở các áp suất khác nhau (5,5; 16,5; 27,5 hoặc 38,5
MPa) bằng cách sử dụng máy đồng nhất hóa cao (Constant, England) [34].

Tách chiết bằng phương pháp nhiệt độ

Nghiên cứu của Wu và Tsai (2013), tách chiết CoQ10 từ Rhodobacter
sphaeroides như sau: các tế bào ướt (0,5 g DCW) được trộn đều với nước cất
(2 mL) và để đông lạnh ở -75 oC trong 30 phút, sau đó được làm nóng ở 100
o

C trong 30 phút, thêm 5 ml HCl 4N vào dung dịch mẫu. Hỗn hợp được lắc

votex trong 20 phút ở 30 oC, sau đó được chiết xuất với 28 ml hỗn hợp npropanol và hexane (tỷ lệ thể tích = 3: 5) và lắc đều trong 5 phút ở 40 oC. Mẫu
chiết sau đó được hòa tan trong ethanol 95 %. Dung dịch mẫu (10 mL) là
được xử lý bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để xác định
hàm lượng của CoQ10 [34].


9


Tách chiết bằng phương pháp sử dụng các chất hóa học

Ranadive và cộng sự (2011) đã tiến hành thu nhận CoQ10 từ chủng
Sporidiobolus johnsonii ATCC 20490. 20 ml dịch nuôi được ly tâm với tốc độ
1000 vòng/phút trong 20 phút để thu sinh khối. Để chiết CoQ10, sinh khối
được bổ sung 20 ml 100 % ethanol lắc trong nước 60 oC trong 3 giờ. Tế bào
được loại bỏ bằng phương pháp ly tâm và thu dịch, ethanol được chiết lại với
20 ml n-hexane. Thu lấy pha n-hexane có chứa CoQ10, cô đặc tới 1 ml và đưa
vào sắc ký để định lượng [35].
Narendra và cộng sự (2012) đã tiến hành thu nhận CoQ10 từ
Saccharomyces cerevisiae như sau: sinh khối ướt tế bào được ủ với ethanol tỷ
lệ (1:5) ở 60 oC trong 1 giờ. Chiết xuất lặp lại 3 lần bằng n-hexane [30].
Theo Nguyễn Bá Kiên và cộng sự (2010), CoQ10 từ Rhodobacter
sphaeroides đột biến được thu nhận theo phương pháp sau: 10 g sinh khối ướt
được hòa trong 70 ml methanol, ủ 55 oC trong 5 phút. Bổ sung 140 ml
chloroform và khuấy ở 30 oC trong 20 phút, sau đó được lọc qua giấy lọc
(Whatman no.1). Bổ sung NaCl (0,58 %, w/v) bằng 1/5 so với thể tích dịch
lọc. Dịch lọc và dung dịch muối NaCl được đảo trộn, để yên, thu pha dưới,

làm khô và hòa tan lại trong ethanol [36].
Thitima Rujiralai và cộng sự (2014) đã nghiên cứu phương pháp chiết
xuất Coenzyme Q10 (CoQ10) từ Artemia. 1 g Artemia tươi được ủ với acid
axetic 75 % ở (30 ± 2) oC trong 24 giờ, sau đó là ba lần chiết liên tiếp với hỗn
hợp 5 ml hexane và 5 ml ethanol, sau đó phân tích bằng sắc ký lỏng hiệu năng
cao được kiểm chứng với máy dò mảng diode [37].

Tách chiết bằng phương pháp sử dụng enzyme
Theo Ha và cộng sự (2007b), khi thực hiện với chủng Agrobacterium
tumefaciens KCCM 10413 sinh khối được bổ sung dung dịch ly giải tế bào
Cellytic B, ủ 30 phút, bổ sung hỗn hợp dung môi propanol và n-hexane (3:5)
vào dịch ly giải tế bào và khuấy mạnh. Chiết thu pha trên sau đó đem cô đặc,
hòa tan trong ethanol [38].


10

Zahiri và cộng sự (2006) đã lựa chọn Lysozym thường thủy phân liên
kết β (1-4) glucosid của các peptidoglucan để tạo ra độ cứng cho tế bào vi
khuẩn Gram dương và Gram âm. Lysozym thường được liên kết với EDTA để
tạo phức với canxi sẽ làm giải phóng các lipopolysacarit và phá hủy tế bào
đặc biệt là vỏ tế bào vi khuẩn gram âm. Nhóm nghiên cứu tách CoQ10 từ các
tế bào E. coli tái tổ hợp theo phương pháp sau: sinh khối sau ly tâm bổ sung
dung dịch ly giải tế bào [sucrose 8 %, Triton X-100 5%, Tris-HCl 50 mM (pH
8.0), EDTA 50 mM (pH 8.0) và 1 mg/ml lysozyme] ủ 37 oC trong 30 phút. Bổ
sung n-hexane: n-propanol (5:3) (tỉ lệ 1: 2 so với dịch nuôi), thu pha trên, lặp
lại bước chiết 2 lần. Cô đặc, và hòa tan sản phẩm trong ethanol [39].
Nghiên cứu của Wu và Tsai (2013) cũng xử lý enzyme để phá vỡ tế bào
bằng cách: khi được rửa hai lần bằng nước cất, các tế bào ướt (0,5 g DCW)
được hòa tan trong 450 µl dung dịch Cell Lytic B, trộn với 50 µl dung dịch

lysozyme (10 mg/mL), sau đó được ủ trong 20 phút 25 oC để gây ra ly giải tế
bào. Sau khi phá vỡ tế bào, CoQ10 được chiết xuất bằng hỗn hợp 25 ml npropanol và hexane (tỷ lệ thể tích = 3: 5). Thời gian chiết là 5 phút ở nhiệt độ
40 oC. Lượng CoQ10 trong mẫu được đo bằng HPLC [34].
1.1.5. Ứng dụng của Coenzyme Q10
1.1.5.1. Ứng dụng trong y học
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sử dụng CoQ10 có chức năng cải
thiện chức năng tim mạch thông qua việc tăng cường sản xuất năng lượng, co
bóp cơ tim, hoạt động chống oxy hóa và ngăn chặn quá trình oxy hóa
lipoprotein mật độ thấp [6, 40]. Việc điều trị với CoQ10 cải thiện đáng kể
chức năng cơ tim mà không có tác dụng phụ hoặc tương tác thuốc [41].
Điều trị bằng CoQ10 làm giảm các thay đổi sinh lý bệnh tế bào liên
quan đến rối loạn chức năng ty thể ở bệnh nhân Parkinson PD [42], làm giảm
các biểu hiện stress oxy hóa ở bệnh nhân Huntington [43], bảo vệ thần kinh
với việc điều trị các tổn thương gây ra bởi rối loạn chức năng ty thể trong biểu
hiện bệnh Alzheimer (AD), có liên quan đến tổn thương oxy hóa gây ra bởi
rối loạn chức năng ty thể [44, 45].


11

CoQ10 cũng có khả năng tăng cường hệ miễn dịch thông qua làm tăng
cường hoạt động của đại thực bào và làm tăng sinh bạch cầu hạt. Điều trị
CoQ10 dẫn đến làm giảm khối u và biến mất các di căn được chẩn đoán và
khoảng 1-3 năm sau di căn không xuất hiện trở lại [46]. Bổ sung CoQ10 giúp
ngăn ngừa tổn thương tim, nhiễm độc gan, tiêu chảy và viêm miệng mà không
làm giảm hiệu quả điều trị trong quá trình hóa trị với doxorubicin [47, 48].
Thực phẩm và đồ uống có chứa CoQ10 đã được đề xuất để ngăn ngừa ung thư
và giảm thiểu các phản ứng bất lợi của bệnh ung thư [49].
Ngoài ra, CoQ10 còn được sử dụng trong điều trị bệnh tiểu đường [50],
sơ vữa động mạch [34], bệnh hen suyễn [51], bệnh hen phế quản, đau nửa đầu

[52].
1.1.5.2. Trong mỹ phẩm
CoQ10 được bổ sung vào mỹ phẩm có tác dụng ngăn ngừa các nếp
nhăn. CoQ10 có hiệu quả trong việc bảo vệ các tế bào sừng bởi sự phá hủy
của tia UVA. CoQ10 cũng có hiệu quả đáng kể trong việc giảm sự lão hóa cơ
thể người bằng cách làm giảm nếp nhăn thông qua khả năng làm tăng cường
sức đề kháng của da, giảm sự lão hóa da và dọn dẹp gốc tự do. CoQ10 có thể
xâm nhập vào lớp biểu bì, nơi mà có sự biến đổi từ dạng oxy hóa sang dạng
khử và hoạt động như một chất chống oxy hóa. Hiện nay CoQ10 được kết hợp
với retinoic acid dùng để điều trị bệnh lão hóa.
Như vậy có thể thấy, CoQ10 có rất nhiều ứng dụng trong thực tế và có
thể được tách chiết từ nhiều nguồn khác nhau như tổng hợp hóa học, từ động
thực vật, đặc biệt là từ vi sinh vật. Trong các nhóm vi sinh vật, vi khuẩn tía
quang hợp là một trong những vi sinh vật tiềm năng và có khả năng tích lũy
CoQ10 khá cao.
1.2. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP VÀ ỨNG
DỤNG TRONG VIỆC SẢN XUẤT COENZYME Q10
1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp
Đây là nhóm vi khuẩn có khả năng quang hợp nhờ có sắc tố quang hợp.
Sắc tố quang hợp ở vi khuẩn (bacteriochlorophyll) khác với sắc tố quang hợp
của thực vật. Đặc biệt VKQH không sử dụng nước làm nguồn hidro như thực


12

vật và không tạo ra sản phẩm cuối cùng là oxi. Chúng sử dụng nguồn hidro là
sunfit thiosunfat, hidro tư do, chất hữu cơ và sản sinh ra nhiều sản phẩm phụ
dạng oxi hóa. Bao gồm: vi khuẩn lưu huỳnh lục, vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi
khuẩn tía không lưu huỳnh.
1.2.2. Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp

Vi khuẩn tía quang hợp là các tế bào gram âm, đơn bào, có các dạng
cầu, xoắn, hình que ngắn, hình phẩy đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi. Các loài
vi khuẩn tía quang hợp đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản
bằng cách nảy chồi [53].
Chúng có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng
hóa học bởi quá trình quang hợp kị khí. VKTQH thường có màu hồng đến
màu đỏ tía, sắc tố quang hợp chính là bacteriochlorophyll a hoặc b. Cơ quan
quang hợp là màng quang hợp được gắn với màng tế bào.
Năm 1907, Molish là người đầu tiên phát hiện ra các vi khuẩn có sắc tố
màu đỏ và có khả năng quang hợp, nên ông gọi chủng vi khuẩn quang hợp này là
Rhodobacteria. Nhóm này gồm hai họ là Thiorhodaceae (những vi khuẩn tía có
khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào) và Athiorhodaceae (là những

vi khuẩn tía không có khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào) [54].
Nhóm vi khuẩn tía bao gồm hai họ này sau này được đổi tên là bộ
Rhodosprillales và hai họ Choromatiaceae và Rhodospirillaceae [55].
Vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi khuẩn tía không lưu huỳnh ban đầu được
phân biệt dựa trên cơ sở sinh lý (dựa trên khả năng chứa và sử dụng sulfide
của chúng). Nhóm vi khuẩn tía lưu huỳnh là các loài có thể chống chịu được
hàm lượng sulfide trong môi trường ở mức độ cao và trong quá trình oxy hóa
sulfide, "giọt" lưu huỳnh được tích lũy bên trong tế bào, trong khi đó, nhóm vi
khuẩn tía không lưu huỳnh thì có thể chống chịu sulfide ở mức độ thấp hơn và
không tích lũy giọt lưu huỳnh bên trong tế bào (Hình.1.2a).
Vì vậy, khi sinh trưởng trên môi trường chứa sulfide thì có thể dễ dàng
phân biệt được nhóm vi khuẩn tía lưu huỳnh và nhóm vi khuẩn tía không lưu
huỳnh nhờ sự quan sát giọt lưu huỳnh tích lũy trong hay ngoài tế bào dưới
kính hiển vi điện tử phản pha (Hình 1.2a).


13

Hình 1.2. Hình ảnh quang phổ của vi khuẩn tía quang hợp [56]
Ngoài ra, phân tích phylogenetic của VKTQH dựa trên trình tự so
sánh 16S rRNA đã chỉ ra rằng vi khuẩn tía lưu huỳnh là loài vi khuẩn
gammaproteobacteria trong khi vi khuẩn tía không lưu huỳnh là alpha hoặc
betaproteobacteria [57].
1.2.3. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi
khuẩn tía quang hợp

Ảnh hưởng của pH
Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra trong môi trường có pH 3-11
[58]. Vi khuẩn tía sinh trưởng và phát triển ở pH tối ưu khoảng 6-7.
VKTQH ưa acid là khá ít, chỉ có hai chi (ba loài) được biết đến như là
Rhodoblastus acidophilus (trước đây là Rhodopseudomonas acidophila) là
phổ biến trong môi trường acid yếu như đầm lầy. Các chủng này đều cho thấy
sự tăng trưởng bị giới hạn khi pH gần bằng 4 [59]. Rhodopila continiformis
được phân lập từ các suối nước nóng có tính acid (pH 3,5 – 4) [60] .
Rhodopila continiformis có độ pH tối ưu cho sự tăng trưởng tương tự như của
các loài Rhodoblastus, nhưng có khả năng chịu acid cao hơn vì tính chất acid
mạnh hơn trong môi trường sống của nó. Rất ít vi khuẩn tía quang hợp sống ở


14

điều kiện acid và điều này có thể là do ở môi trường acid pH thấp, sulfide sẽ
tồn tại ở dạng độc hại H2S.

Ảnh hưởng của ánh sáng
Vi khuẩn tía lưu huỳnh sử dụng ánh sáng để quang hợp, phát triển
mạnh ở môi trường có ánh sáng đỏ hơn ánh sáng vàng và ánh sáng xanh [61].

Vi khuẩn tía không lưu huỳnh có thể phát triển quang dưỡng và trong điều
kiện bóng tối [58]. Biểu hiện gen của VKTQH ảnh hưởng bởi cường độ ánh
sáng khác nhau. Cường độ ánh sáng thấp tạo ra các sắc tố quang hợp cao;
cường độ ánh sáng cao gây ra sự suy giảm các sắc tố quang hợp.


Ảnh hưởng của nhiệt độ

Năm 1980, vi khuẩn tía lưu huỳnh Thermochromatium (ban đầu là
Chromatium) được phân lập trong nuôi cấy thuần [62] là một loài vi khuẩn ưa
nhiệt (tối ưu hóa nhiệt độ ~ 50 ºC, nhiệt độ tối đa 57 ºC) và tạo ra một phức
hợp hấp thụ ánh sáng (LH) hấp thụ tối đa gần 920 nm [63].
Các vi khuẩn tía ưa nhiệt nhẹ khác (nhiệt độ tăng trưởng tối ưu ~ 40 ºC)
đã được nuôi cấy từ thảm vi khuẩn suối nước nóng. Chúng bao gồm các loài
có chứa BChl như Rhodopseudomonas sp. chủng GI, Rhodocista cryptolactis
và Rhodocista centenum. Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra ở nhiệt độ
lên tới 57 oC và xuống tới 0 oC [64]. Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng và
phát triển của hầu hết vi khuẩn tía là 30 oC.


Ảnh hưởng của các yếu tố khác

Nhiều loài vi khuẩn tía có thể sinh trưởng quang dưỡng với sulfide như là
-2

chất cho điện tử với nồng độ nhỏ hơn 2 mM (tương đương 64 mgS /L). Nếu môi
trường sống có nồng độ sulfide quá cao sẽ ức chế sự sinh trưởng của chúng

[58]. Hai loài Rhodobacter Sulfi dophilus và loài Rhodoferax antarcticus có
thể chịu đựng được sulfide với nồng độ hơn 4 mM [65]. Ngoài ra, nồng độ

NaCl trong môi trường cũng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của vi khuẩn tía.
Có loài sống được trong môi trường nước biển có độ mặn từ 8-11 % NaCl.


15

1.2.4. Các nghiên cứu về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi
khuẩn tía quang hợp
1.2.4.1. Nghiên cứu trên thế giới về khả năng tích lũy Coenzyme Q10
của vi khuẩn tía quang hợp
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về khả năng tích lũy Coenzyme
Q10 của một số loài VKTQH.
Tian và cộng sự (2010) nghiên cứu về tối ưu môi trường nuôi cấy đối
với loài Rhodospirillum rubrum nhằm tăng khả năng tổng hợp CoQ10 bằng
phương pháp phản ứng bề mặt (RSM) trong nuôi cấy ống nghiệm tĩnh. Môi
trường tối ưu để sản xuất CoQ10 là: 2,5 g/l axit malic; 1,29 g/l chiết xuất
men; 1,34 g/l (NH4)2SO4; 0,20 g/l MgSO4.7H2O; 0,9 g/l K2HPO4; 0,6 g/l
KH2PO4; 0,08 g/l citrat sắt; 0,02 g/l EDTA. Hàm lượng thu được cao nhất của
CoQ10 là 9,76 mg/l, phù hợp với hàm lượng dự đoán RSM (9,63 mg /l). Năng
suất của CoQ10 trong thiết bị lên men 3 l cao hơn so với đạt được trong nuôi
cấy tĩnh và đạt 10,81 mg /l, có thể được quy cho sự khuấy trộn liên tục (400
vòng/phút) giúp tăng cường tiếp xúc với chất nền tế bào trong suốt quá trình
lên men [66].
Jiang và cộng sự (2008) nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa
tan (DO) về khả năng tích lũy CoQ10 của Rhodopseudomonas palustris bằng
cách sử dụng quy trình lên men hai giai đoạn J001. Hàm lượng DO tối ưu cho
sự phát triển của tế bào và tích lũy CoQ10 lần lượt là 45 % và 15 %. Quá trình
lên men hai giai đoạn, bao gồm giai đoạn 1 với 45 % DO, giai đoạn 2 với 15
% DO và 2,0 % NaAc tại thời điểm chuyển đổi (42 giờ sau khi tiêm chủng),
đã được chứng minh là tối ưu quá trình lên men để sản xuất CoQ10. Sinh khối

tối đa, hàm lượng CoQ10 và tỷ lệ tích lũy CoQ10 lần lượt là 1,31 mg/l; 89,1
mg/l và 1,142 mg/l, tăng lần lượt 28 %; 585 % và 426 % so với quá trình lên
men giai đoạn 1 với nồng độ DO là 45 %. Nồng độ DO là yếu tố chính để
tăng hàm lượng CoQ10 theo quy trình lên men hai giai đoạn [67].
Nghiên cứu của Whu và cộng sự (2013) về tách và tinh chế CoQ10 từ
các tế bào ướt được sản xuất bởi Rhodobacter sphaeroides BCRC 13100.